Роль ультраструктурных изменений гематоэнцефалического барьера в развитии радиорезистентности глиобластомы головного мозга

Background: Glioblastoma (GB) is the most commonly diagnosed brain tumor. Its management involves adjuvant therapies, such as radiation. The cause of high probability of GB local relapse is its radioresistance related to hypoxia arising from abnormal blood-brain barrier permeability in GB vessels and in the peritumoral zone (PZ).Aim: To study pathophysiology of hypoxia in the residual GB based on the abnormalities of the morphological elements of the capillary walls building up the blood-brain barrier in GB and PZ capillaries.Materials and methods: Samples for morphological evaluation were taken during surgery for GB in 5 patients. The samples were prepared for transmission electron microscopy according to the standard technique with fixation in 2% glutaraldehyde in phosphate buffer, post-fixation with osmium tetroxide, embedding in the epon-araldite mixture, and contrast staining of ultrathin sections with uranylacetate and lead citrate. Abnormalities of the capillary cells (mitochondrial vacuolization and vacuolization of endoplasmic reticulum in endothelial cells, pericytes and astrocytes), as well as of the acellular element of the capillary wall, i.e. basement membrane, were assessed in two groups of capillaries – those of GB (n = 38) and those of PZ (n = 32).Results: Abnormalities characteristic for apoptosis and oncosis were found in the cells of the GB and PZ capillaries of the blood-brain barrier, such as endothelial cells and pericytes. However, in the GB capillaries these abnormalities were signifcantly more frequent (р 0.001). Only half (52.6%) of the GB capillaries had an edematous pericapillary astrocyte layer. In all other capillaries, astrocyte sprouts either were visualized as separate morphological elements (13.2%) or were not visualized at all (34.2%). All PZ capillaries had the astrocyte layer, being edematous in 68.8% of the capillaries and totally edematous only in 25%. Thickened basement membrane was found in the vast majority (89.5%) of the GB capillaries and only in 25% of the PZ capillaries (р 0.001).Conclusion: Findings of abnormal cell elements in the GB capillaries leading to peritumoral edema and consequent hypoxia are highly likely to be the cause of the remnant GB radioresistance.Актуальность. Глиобластома (ГБ) – наиболее часто диагностируемая опухоль головного мозга, при лечении которой используются адъювантные методы лечения, включая лучевую терапию. Причиной высокой вероятности возникновения местного рецидива ГБ считается ее радиорезистентность, обусловленная в том числе развитием гипоксии в результате нарушения проницаемости гематоэнцефалического барьера в сосудах ГБ и перитуморальной зоны (ПЗ).Цель – изучить патогенез гипоксии в области резидуальной ГБ на основании данных об изменениях морфологических элементов сосудистой стенки капилляров, формирующих гематоэнцефалический барьер в капиллярах ГБ и ПЗ.Материал и методы. Морфологический материал был получен в процессе удаления ГБ головного мозга у 5 пациентов. Подготовку материала для исследования методом трансмиссионной электронной микроскопии осуществляли по стандартной методике с фиксацией образцов в 2% растворе глутаральдегида на фосфатном буфере, постфиксацией тетраоксидом осмия, заливкой в смесь эпона и аралдита и контрастированием ультратонких срезов уранилацетатом и цитратом свинца. В двух группах капилляров – ГБ (n = 38) и ПЗ (n = 32) – оценивали наличие изменений в клеточных элементах капилляров (вакуолизация митохондрии и вакуолизация эндоплазматического ретикулума в эндотелиоците, периците и астроците), а также состояние неклеточного элемента капиллярной стенки – базальной мембраны.Результаты. Выявлено наличие характерных для апоптоза и онкоза изменений в таких клеточных элементах, формирующих гематоэнцефалический барьер в капиллярах ГБ и ПЗ, как эндотелиоциты и перициты. Однако в капиллярах ГБ такие изменения выявлялись значительно чаще (р 0,001). Только в половине (52,6%) капилляров ГБ обнаружен перикапиллярный астроцитарный слой, находящийся в состоянии отека. В остальных случаях астроцитарные отростки либо визуализировались в виде отдельных структурных элементов (13,2%), либо вообще не были обнаружены (34,2%). В капиллярах ПЗ астроцитарный слой имел место во всех наблюдениях, его отек отмечен в 68,8% капилляров, при этом тотальный – только в 25%. Расширение базальной мембраны отмечено в подавляющем большинстве (89,5%) капилляров ГБ и только в 25% капилляров ПЗ (р 0,001).Заключение. Обнаруженные изменения клеточных элементов капилляров ГБ, обусловливающие формирование перитуморального отека и, как следствие, возникновение гипоксии, с высокой степенью вероятности служат причиной радиорезистентности резидуальной ГБ

10-Gbit/s error-free transmission of 2-ps pulses over a 45-km span using distributed Raman amplification at 1300 nm

To meet the requirements of upgrading existing optical fiber networks and to considerably extend the potentially useable bandwidth in the low-loss region in optical fibers, broadband, fiber-based amplifiers outside the Er gain window are required. The wavelength flexibility of Raman fiber amplifiers make them very attractive for integration in current and future systems. Here we report the results of 10-Gbit/s, 2-ps transmission at 1300 nm using distributed Raman amplification. Almost no penalty has been observed for the experimental situation where the system loss was directly compensated by the Raman gain and where an excess gain of +8 dB was achieve

Quantitative and Qualitative Characterization of Phagocytic Activity of Macrophages of Bone Marrow and Fetal Origin

We compared phagocytic activity of macrophages of monocyte origin and Kupffer cells under the influence of M1 and M2 inducers and without activation. Cultures of monocyte-derived macrophages and Kupffer cells were characterized by intensive expression of CD68 that was not affected by activation factors. At the same time, these cultures demonstrated different dynamics of phagocytic activity. Monocyte-derived macrophages initially had more pronounced absorption capacity that gradually increased during the experiment. Kupffer cells were characterized by abrupt fluctuations of phagocytic activity: sharp growth and rapid saturation. Despite these differences, the endosomes produced by monocyte-derived macrophages and Kupffer cells had similar degrees of maturity. © 2019, Springer Science+Business Media, LLC, part of Springer Nature